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Research progress of microparticles as drug delivery system for traditional Chinese medicine

中药微粒制剂的研究进展



全 文 :·综述·
中药微粒制剂的研究进展
李文浩,何 应
(天津大学 药物科学与技术学院,天津 300072)
[摘要] 微球和微囊通称为微粒,是借助微囊化技术发展起来的一种新型给药系统。近年来研究人员开始将
微粒型给药系统应用于中药制剂的开发,提高中药药效同时降低其不良反应,创制安全、有效、稳定、可控的现代中
药制剂。尽管中药微粒制剂的研究还处于起步阶段,但已展示出其巨大的应用价值和广阔的市场前景。作者对微
粒制剂在中药单体化合物、单味中药有效成分提取物和中药复方中的应用进行了综述。
[关键词] 中药制剂;微球;微囊
[中图分类号]R284.1 [文献标识码]A [文章编号]10015302(2007)05037104
[收稿日期] 20060320
[通讯作者] 李文浩,Tel:(022)27408237,Email:lwhmail82
@sina.com
  微粒制剂是一种利用高分子载体材料将药物包裹或使
药物分散于载体材料中而形成微小球状实体的制剂,其中的
药库型微小胶囊称为微囊,基质型固体骨架物称为微球,其
粒径通常在1~250μm[1]。微粒型药物制剂具有掩盖药物
不良气味、提高药物稳定性、延缓或控制药物释放等优点,也
可以通过控制微粒粒径、使用特殊载体材料、加入磁导向物
质或微粒表面修饰而具有靶向作用,从而增强药效、降低毒
性。随着微粒制剂制备技术日臻成熟,近年来研究人员开始
考虑将这一新型给药系统应用于中药制剂的开发,中药微
球、微囊制剂不断涌现,目前已成为中药新型给药系统研究
的一个热点。现将近几年中药微粒制剂领域的研究和应用
进展综述如下。
1 微粒型制剂在中药中的应用
中药历史悠久,疗效确切,但由于丸、散、膏、丹等中药传
统剂型自身固有的缺陷,已远远不能满足人们的需要,同时
也妨碍了中药走向国际医药市场。将微粒型制剂应用于中
药,可以使其具有缓释或靶向特性,提高生物利用度,降低剂
量和在非靶部位的毒性,从而大大提高了中药的药效和安全
性。目前,中药微粒制剂的研究主要集中在中药单体化合
物,而对成分比较复杂的单味中药有效成分提取物和中药复
方的研究则相对较少。
1.1 中药单体化合物的微粒制剂
中药单体化合物的化学结构和物理化学性质明确,其制
备工艺和载体材料选择等方面与化学药比较接近,可以建立
有效的质量监控指标和方法,进行深入的药理学研究,因而
近年来对该类中药微粒制剂的研究比较活跃和深入,涌现出
大量具有缓释或靶向作用的中药单体化合物微粒制剂。
1.1.1 缓释微粒制剂 中药缓释微粒可以延长药物释放时
间,减少给药次数,从而减轻药物毒副作用,特别适合于那些
活性强、毒性大或用于慢性疾病治疗的中药。例如,Ruan
Gang等[2]以可生物降解的聚乳酸聚乙二醇共聚物(PLA
PEGPLA)为载体材料,将抗肿瘤作用明显但毒副作用大的
紫杉醇制成长效缓释微球,该制剂体外释药速度平稳,具有
明显的缓释效果。石杉碱甲是从石杉科植物蛇足石杉中分
离得到的一种生物碱,现主要用于治疗良性记忆障碍及阿尔
茨海默病,符旭东等[3]以聚乳酸羟基乙酸共聚物(PLGA)为
载体,制备了石杉碱甲缓释微球,并从药动学和药效学2个
方面评价其在大鼠体内的缓释效果。结果表明,石杉碱甲缓
释微球在体内外均具有良好的缓释效果。
1.1.2 靶向微粒制剂 靶向微粒制剂是以微球或微囊为药
物载体,使药物选择性地浓集定位于靶部位,提高药效的同
时降低其毒副作用。目前,中药靶向微粒制剂主要包括被动
靶向制剂、磁靶向制剂和动脉栓塞制剂等。
被动靶向微粒是借助微粒粒径大小的不同而浓集于不
同部位,从而发挥靶向给药的作用。汉防己甲素是从中药汉
防己中分离得到的生物碱,在肺动脉高压症、矽肺等疾病的
治疗中有重要应用,程国华等[4]以聚乳酸为载体材料制备出
粒径在7~15μm的汉防己甲素微球,给药后汉防己甲素在
小鼠各组织中浓度明显高于普通溶液制剂且药物选择性浓
集于肺部,具有明显的肺靶向性。
磁靶向微粒是通过在微粒中加入磁导向物质,在外磁场
的引导下使微粒浓集于靶区,实现靶向给药。例如,从百合
科植物丽江山慈菇中分离得到的秋水仙碱在临床上对乳腺
癌有较好的治疗作用,但对消化道、肝、肾、骨髓等有较大毒
性。张仲海等[5]用白蛋白包埋的方法制备了秋水仙碱磁微
球,动物试验结果表明,秋水仙碱磁微球对乳腺癌的抑制作
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用明显且毒性显著降低。
动脉栓塞微粒是通过动脉插管将微粒输送到靶部位,栓
塞肿瘤的供血动脉,切断肿瘤的营养供给,并在病变部位集
中释药,从而发挥栓塞和化疗的双重作用。徐阿祥等[6]将抗
癌药物喜树碱制成微球经动脉栓塞用药,临床应用于膀胱癌
的治疗,经临床观察发现患者肿瘤出现不同程度坏死,瘤体
缩小且未见明显毒副作用。去氢骆驼蓬碱是从维吾尔族民
间习用药材骆驼蓬中提取分离得到的具有肿瘤抑制作用的
生物碱,李岩等[7,8]采用乳化分散法将其制备成明胶微球,
用于肝肿瘤的栓塞化疗;同时还建立了去氢骆驼蓬碱微球药
物含量的测定方法,为该制剂的质量评价和临床应用提供了
依据。
1.2 单味中药有效成分提取物的微粒制剂
随着中药的提取、分离和精制技术不断完善,许多单味
中药已经可以获得组成和药效都比较明确的有效成分提取
物,这使得运用微囊化技术研制该类中药的微粒制剂成为可
能。尽管目前此类制剂不多,但却具有很好的发展前景。
莪术油为抗癌中药莪术经蒸馏得到的挥发油,不仅具有
抗癌活性,还具有抗病毒、改善微循环等作用,是一种低毒性
抗癌药物。邓嵘等[9]采用乳化交联法将莪术油制备成肝动
脉栓塞明胶微球,平均粒径为8541μm。莪术油微球肝动
脉栓塞荷瘤大鼠实验结果显示平均肿瘤生长抑制率为
945%,平均生命延长率为1179%,能显著抑制肿瘤生长和
延长大鼠生存时间。
麦冬是中医常用药,现代药理研究表明,麦冬治疗冠心
病的主要有效成分是麦冬总皂苷。但麦冬皂苷对胃黏膜有
强烈的刺激作用,易引起胃黏膜充血、炎症等不良反应。为
降低麦冬皂苷对胃黏膜的刺激性,冯怡等[10]以丙烯酸树脂
Ⅱ为囊材、喷雾干燥法制备麦冬皂苷肠溶微球,使药物在胃
中不释放,进入肠道后在特定的 pH环境下释放麦冬皂苷,
从而在最大程度地发挥药效的同时降低其毒副作用。
此外,近年来还出现了如土贝母抗癌有效成分肝靶向微
粒[11]、草乌肝靶向白蛋白微球[12]等单味中药的微粒制剂。
以上这些研究探索了以中药多种有效成分为原料制备微粒
制剂的可行性,为中药微粒制剂的研究提供了新的思路和方
法,值得在今后的研究工作中予以借鉴。
1.3 中药复方的微粒制剂
中药复方由多味中药配伍构成,能够充分体现中医对疾
病“辨证施治”的特点,具有较好的临床优势和实用价值,是
传统中医药的特色所在。然而中药复方的药效成分是多种
理化性质迥异的物质的混合物,发挥疗效的机制也不甚明
确,因而在载体材料选择、处方设计、质量监控指标和方法的
建立等方面都面临较大的困难。目前,中药复方的微粒型制
剂的数量还比较少,对其研究也不够深入。现阶段应选择药
味较少、作用显著、质量可控的中药复方开展微粒制剂的研
究。
中药复方骨炎一号是由淫羊藿、补骨脂、当归3味中药
组成的中药复方,具有补益肝肾、强筋壮骨、活血祛瘀、通络
止痛之功效,经过长期临床实践验证,骨炎一号对骨关节炎
具有标本兼治的效果。杨帆等[13]以聚乳酸为载体材料,将
骨炎一号制备成缓释微球。局部给药后,载体聚乳酸在膝关
节腔内缓慢水解而不断释放出包裹在微球中的药物,作用强
而持久,提高药效的同时也避免了长期频繁给药的缺点。体
外释放度试验结果表明,骨炎一号微球的体外释药符合
Higuchi方程,在108h的累积释药量约为784%,t1/2为408
h,具有明显的缓释作用。
黄连解毒汤是已有1700年应用历史的经典方剂,具有
清热、泻火、解毒之功,临床上用于败血症、肺炎等疾病的治
疗。但该汤剂口味极苦且对胃黏膜有刺激性,服用时易引起
呕吐,进而影响药效。为克服这一缺点,韩云龙等[14]将其制
成肠溶微囊,有效解决了上述问题。戴卫红等[15]在黄连解
毒汤原方的基础上加入黄芪、金银花等药材,采用溶剂非溶
剂法制备出具有广谱抗菌、抗病毒作用的复方黄连解毒微
囊,与原方相比不良反应明显减少。
刘晓华等[16]将对胃癌有较好疗效的化瘀散结方的浸膏
与5氟尿嘧啶(5Fu)复合,制成抗癌中药复合5Fu磁性微
球制剂。小鼠靶向定位实验显示,在体外磁场的定向引导
下,药物在胃中滞留时间大大延长,提高靶区药物浓度数十
倍之多;体外药物释放试验中,微球中5Fu释放 t1/2为6h,
远大于其体内生物半衰期,说明该制剂具有缓释作用。
骨炎一号缓释微球等中药复方微粒制剂的出现,开拓了
微粒制剂在中药中应用的范围,是对开发中药复方新剂型的
有益尝试,为今后中药复方微粒制剂的开发提供了宝贵的经
验。
2 研究过程中存在的问题
中药与化学药物在许多方面存在显著差异,特别是中药
发挥药效往往是多种有效成分共同作用的结果,单纯套用化
学合成药微粒制剂研究的思路和方法有可能无法充分发挥
中药的独特疗效,甚至可能引起中药原有药效发生改变。因
此将微囊化技术引入中药制剂的研究时,必须充分考虑中药
与化学合成药物的不同,针对不同的药物,采用不同的思路
和方法。
微粒制剂在中药中应用的范围尚不明确。微粒制剂具
有提高稳定性、减小刺激性、缓释、靶向等优点,但不是所有
中药都适合将其制成微粒制剂。例如,对于那些药效弱、起
效慢的中药,如果将其制成缓释微球,不但不能发挥微粒制
剂的优势,反而可能影响其药效。目前,关于微粒制剂适用
于哪些中药品种尚无定论,仍需在实践中不断探索和总结。
中药微粒制剂在制备工艺及质量控制等方面存在许多
问题。例如,如何严格控制微粒粒度、如何防止药物的突释
等问题尚未得到有效解决;一些中药微粒制剂的制备工艺仅
适用于实验室小规模试制,无法实现工业化生产;许多中药
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难以建立有效的质量监控指标和方法。如何选择恰当的工
艺制备中药微粒制剂并进行合理有效的质量评价和控制尚
需作进一步研究。
以上这些研究过程中存在的问题都给微粒型制剂应用
于中药带来了困难。为此,应加强中药基础理论和微粒制剂
制备技术的研究,特别是中药药理作用研究、中药制剂的生
物药剂学及药物动力学研究等。例如,对蟾酥的主要成分华
蟾毒精和羟基华蟾毒精的人肠内代谢研究发现,具有抑制癌
细胞生长活性的华蟾毒精和羟基华蟾毒精可由人肠道内细
菌代谢分别产生无活性的去乙酰基华蟾毒精和去乙酰基羟
基华蟾毒精[17],因此在口服蟾酥微球的研制过程中必须考
虑代谢因素对药效的影响。
3 展望
中药制剂水平的提高,是提高中药质量的关键因素之
一。中药微粒制剂因其能够提高药物稳定性、具有良好的缓
释效果或明确的靶向作用而使其在提高中药药效、减小毒副
作用等方面具有无可比拟的优势。可以考虑将那些活性强、
毒性大的抗癌中药制成缓释长效微粒或肺靶向、肝靶向、动
脉栓塞等靶向微粒,提高中药抗癌疗效的同时大大降低其全
身毒性,并且减少给药次数,提高患者顺应性,使其更适合临
床应用。对于那些在胃肠道内易失活或对胃肠道有较强刺
激性的中药,也可考虑将其制成微粒制剂,利用载体材料包
裹药物而提高稳定性或减小刺激性。
中药微粒制剂的研究应当在中医药理论的指导下,突出
中医药特色,充分利用现代先进的药剂学技术、方法和手段,
使中药微粒制剂成为安全、有效、稳定、可控的现代中药制
剂,从而发挥中药的优势,使祖国传统医药在医疗服务中发
挥更大的作用。目前,已有诸如白及动脉栓塞微球、莪术油
栓塞微球等中药微粒制剂应用于临床并取得了良好的临床
效果[18,19],展示出巨大的应用价值和市场潜力。总之,中药
微粒制剂是一类非常有发展前景的现代中药剂型,可以预
见,中药微粒制剂必将受到越来越多的关注。
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Researchprogressofmicroparticlesasdrugdeliverysystem
fortraditionalChinesemedicine
LIWenhao,HEYing
(ColegeofPharmaceuticalsandBiotechnology,TianjinUniversity,Tianjin300072,China)
[Abstract] Microparticlepreparation,anewdrugdeliverysystembasedonmicroencapsulationtechnique,includesmicro
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spheresandmicrocapsules.Recently,thisnewdrugdeliverysystemhasbeenappliedindevelopingnewdosageformsforthetraditional
Chinesemedicine(TCM).TCMmicroparticlescanperformseveralsoundcharacteristicsandfunctionswhicharecurentlyunavailable
inTCMpreparations,suchascontroledrelease,efectoftargeting,increasingbioavailabilityorlowtoxicity.Thismakesitpossible
thatTCMmayexertmuchhighertherapeuticeficacyandshowlowersideefectsaswel.AlthoughthestudiesonTCMmicroparticles
arestilinthebeginningstage,microparticlepreparationofTCMhasgivenrisetocomprehensiveatentionandwilhaveawonderful
prospect.Theprogressinthisfieldisreviewedinthisarticle.
[Keywords] traditionalChinesemedicinepreparation;microspheres;microcapsules [责任编辑 鲍 雷]
植物溶液培养及其在药用植物研究中的应用展望
曾 燕,郭兰萍,黄璐琦,孙宇章
(中国中医科学院 中药研究所,北京 100700)
[摘要] 介绍了植物溶液培养的原理、方法,列举了溶液培养在农业、林业领域的研究实例,分析了运用溶液
培养法研究元素及环境胁迫影响药用植物生理、药用植物激素生理效应及其快繁、化感作用方面的可行性与优势。
指出溶液培养法将在药用植物研究中得以广泛应用。
[关键词] 溶液培养;药用植物;应用展望
[中图分类号]S567 [文献标识码]A [文章编号]10015302(2007)05037403
[收稿日期] 20060209
[基金项目] 国家自然科学基金项目(30672616);国家重点基础
研究发展计划(2006CB504700);国家科技支撑计划(2006038077028)
[通讯作者] 黄璐琦,Tel:(010)640144112955,Email:huan
gluqi@263.net
  溶液培养又称水培,即不用固体基质(介质),将植物直
接种在营养液中的一种无土栽培方式,是最早得到应用的一
种无土栽培。至今仍然是植物生理学研究的一种重要手段。
早在19世纪60年代,德国科学家萨克斯就进行了溶液培养
试验。20世纪30年代末,美国科学家杰瑞克将这一技术应
用到农作物生产中并且获得了成功,为这一技术在农业生产
上的应用奠定了基础。
目前世界上已有许多国家把溶液培养应用到生产上,我
国有些单位已将这些方法应用于水稻育苗、花卉栽培和蔬菜
生产[110]。同时,应用溶液培养法对植物生长、发育等生理
方面进行研究已成为一大热点。这对于引入新方法对药用
植物进行研究是一大借鉴。
1 溶液培养的原理
只要满足植物正常生长发育的要求(光、温、水、气、必需
元素),植物就可以在水中生长。溶液培养技术的关键是充
分提供植物的根系所需的氧和营养,溶液培养可以有效地控
制提供给植物的矿质元素的种类和数量,它可以使离子浓度
始终处于相对平衡状态,把必需矿质元素配制成培养液培养
植物,并以营养液循环流动、充氧等方法对植物进行供养。
2 溶液培养的方法
2.1 器材
培养罐、通气设备(鱼泵或无油气泵)、pH计、黑纸、贮
液瓶、量筒、移液管、海棉或棉花等。
2.2 营养液
营养液是无土栽培的核心部分,它是将含有各种植物必
需营养元素的化合物溶解于水中所配制而成的溶液。至今
为止已研究出了200多种营养液配方,其中以Hoagland研究
的营养液配方最为常用,以该配方为基础,稍加调整就可演
变形成许多的营养液配方。
2.3 方法与步骤
2.3.1 准备工作 幼苗准备:种子用漂白粉溶液灭菌05
h,用灭菌水洗数次,然后放在干净的湿石英砂中发芽,加以
蒸馏水培养长至一定高度。选择生长势相同的植株进行实
验。容器准备:选择相同的培养罐,培养罐的罐盖上要有孔,
大孔供插放植株,小孔供安放通气管,通气管头上装一大孔
针头,通气管要一一连接在连通气泵的气管上。开启气泵调
节通向每罐液体的气量,罐体和罐盖上要注标记。
2.3.2 培养和管理 培养罐中放满培养液,将培养好的幼
苗,茎基部用海绵或棉花包扎,固定在培养罐盖的孔中,根系
浸没在溶液中。置温室或塑料大棚或室内光照充足处培养。
培养期注意:①经常加蒸馏水或去离子水,以保持罐内培养
液的体积,注意调整 pH值,使所培养植株生长在合适的环
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